糖蜜的處理包括糖蜜稀釋、酸化與澄清、營養鹽配製、滅菌等操作。
一、糖蜜處理的目的
糖蜜成分複雜,除水和蔗糖等可發酵成分外,還存在許多不利於酵母生長和酒精發酵的有害物質和雜菌,特別是產酸細菌。為了保證酒精發酵的正常進行,糖蜜需要經過處理。
1.降低濃度和黏度
通過處理降低糖蜜的濃度和黏度,減輕無機鹽對酵母生長的影響,有利於酵母的生長和發酵。用於酒母培養的稀糖液濃度較低,稱為酒母稀糖液;用於酒精發酵的稀糖液濃度較高,稱為基本稀糖液。
2.減少發酵時雜菌汙染
通過加酸殺菌和排除沉澱物除菌,以減少發酵時雜菌汙染程度。
3.去除色素物質和膠體
通過沉澱帶走焦糖、氨基糖等色素物質和膠體,提高酵母細胞表麵吸收能力並減少發酵時的泡沫,提高發酵設備利用率。
4.調整pH
使pH適宜酵母生長與發酵。
二、糖蜜處理的方法
糖蜜稀釋的目的是為了降低糖蜜的濃度,使其適合於酵母的生長,同時也是為了減輕無機鹽對酵母的影響。
(一)糖蜜稀釋
糖蜜稀釋的方法主要有間歇稀釋法和連續稀釋法兩種。
1.間歇稀釋法
該稀釋過程在稀釋罐(桶)內一次完成稀釋。稀釋罐可采用機械攪拌或通風攪拌。間歇稀釋法適用於間歇發酵或單濃流加工藝。其特點:
(1)優點 生產過程中的操作穩定性好,酸化糖液的濃度、pH易控製且準確;易排出沉澱物。
(2)缺點 需攪拌,動力消耗大;工人勞動強度大。
2.連續稀釋法
我國糖蜜生產酒精廠多采用連續稀釋法。該法是連續進出料,稀釋過程一次完成。稀釋過程使用設備有水平式糖蜜連續稀釋器、立式糖蜜連續稀釋器、罐式連續稀釋器、管式連續稀釋器、錯板式連續稀釋器等。
(1)水平式糖蜜連續稀釋器。
水平式連續糖蜜稀釋器特點:結構簡單,混合效果好,不用攪拌器,節省動力。
(2)立式糖蜜連續稀釋器。
立式連續糖蜜稀釋器特點結構簡單,操作方便,混合效果較好。
(3)罐式與管式連續稀釋器。
①罐式連續稀釋器特點。優點:操作穩定性好,物料進出稀釋器需要一定時間,能保證酸化效果和排汙除雜效果。缺點:罐內物料會出現返沸現象,攪拌強度不足,易出現罐內糖液濃度不均勻現象。
②管道式連續稀釋器特點。優點:稀釋器結構簡單,利用泵送原料動力進行物料混合,操作方便。缺點:操作穩定性較差,混合濃度易受到糖蜜、水的流量、壓力不穩定等因素影響,出口濃度容易發生波動。
(4)脹縮式連續稀釋器。
該稀釋器特點:①稀釋器中空筒中間突然收縮;②結構簡單;③混合效果好。
(5)錯板式連續稀釋器。
該稀釋器特點:①圓形管內擋板交錯;②結構簡單;③製造容易;④混合效果好。
(6)異管式連續稀釋器。
該稀釋器特點:①稀釋器以不同直徑管相連,合管徑麵不斷交錯變化;②促進糖蜜和水混合。
3.糖蜜稀釋計算
(1)稀釋定律 溶質是指溶解在溶液中的物質,溶劑是指溶解溶質的液體,溶液是溶質與溶劑的混合物。
溶液質量=溶質質量+溶劑質量
溶液稀釋遵守質量守恒和溶質守恒定律,即溶質在稀釋前後不變。
(2)濃度表示方法溶液濃度表示方法有許多種,主要有溶解度、百分比濃度、摩爾濃度等。在糖液稀釋計算中主要使用百分比濃度,百分比濃度又有三種不同的表示方法,它們分別是:質量分數濃度%、質量體積濃度%、體積分數濃度%。
(3)糖液稀釋計算糖液稀釋計算有以質量為基準,也有以體積為基準。在發酵生產工作中常是體積為基準做物量衡算。
糖蜜稀釋用水量可根據物料平衡方程來計算。
WC=V·d·C1
式中 W——糖蜜量,kg
C——糖蜜幹物質濃度,°Bx
V——稀釋後稀糖液體積,L
d——稀釋液的密度,kg/L
C1——稀糖液的幹物質濃度,°Bx
配製V升稀糖液所需的糖蜜量為:
W=V·d·C1C
稀釋時所需加水量為P
則P=Vd-W從上式可知V·d=WCC1
P=WCC1-WP=W(C-C1)C1
(二)糖蜜的酸化
1.酸化目的
(1)降低糖蜜濃度 糖蜜酸化主要是降低糖蜜濃度,並除去糖液中的部分灰分、膠體物質和雜菌。即通過加入硫酸或鹽酸調整糖液的pH至蛋白質、膠體絮凝的pH,促進蛋白質、膠體絮凝沉澱,從而達到分離雜質(澄清)和除去部分雜菌的目的。糖蜜酸化最常用的是硫酸,也有使用鹽酸。
(2)殺菌 酸化能起到殺菌作用,防止發酵時的雜菌汙染。糖蜜中的雜菌在pH3.0~3.5酸性較強範圍內易被殺死或抑製,更低的pH2.7~2.8殺菌或滅菌效果好,但澄清效果差。
2.加酸方式
加酸方式隨生產工藝變化而變化。
(1)按發酵方法不同加酸方式分為兩種:①在間歇發酵中,硫酸是直接加到稀糖液中。②在連續發酵工藝中,硫酸是加到50~60°Bx的稀糖液(酸化蜜)中。
(2)根據加酸時的溫度不同加酸方法又可分為兩種:①冷酸法一般工廠常規用冷酸法。②熱酸法如添加絮凝劑時,用熱酸法,即把酸化糖液加熱至70~90℃,然後在此溫度下進行酸化。該方法的優點:可以加強滅菌效果;促進灰分和膠體物質的沉澱;促進二氧化硫及其他揮發性雜質的排出;縮短酸化澄清時間,提高酸化效果。